NEC 법규/기타

변압기를 병렬(parallel)로 연결할 수 있는 경우, 병렬운전이 가능한 조건

NEC MASTER 2025. 8. 16. 15:29
반응형

변압기를 병렬(parallel)로 연결할 수 있는 경우는 몇 가지 조건이 딱 맞아야 해요.

✅ 병렬운전이 가능한 조건

  1. 같은 권선 결선 방식
    • 예: 두 변압기 모두 Y-Y 또는 모두 Δ-Δ여야 해요.
    • (Y-Δ 와 Y-Y처럼 서로 다른 결선이면 30° 위상차가 생겨서 ❌)
  2. 전압비(턴비, Turns ratio)가 같아야 함
    • 1차 전압과 2차 전압의 비율이 같지 않으면 한쪽이 더 높은 전압을 보내서,
      다른 쪽 변압기와 전류가 엇갈려 흘러요.
  3. 극성(Polarity)이 같아야 함
    • 변압기의 “+”와 “–” 방향이 같아야지, 반대로 연결되면 바로 쇼트(단락)나버려요 ⚡.
  4. 임피던스(%)가 같거나 비슷해야 함
    • %Z가 다르면 부하가 고르게 나눠지지 않고, 한쪽이 과부하 걸려요.
  5. 용량(kVA) 비율이 맞아야 함
    • 너무 큰 차이가 나면 작은 쪽이 빨리 과열돼요.
    • 일반적으로 1:3 정도까지만 허용.

🌟 쉽게 설명하면

두 변압기를 병렬로 연결하려면
👉 "쌍둥이 변압기"처럼 거의 똑같이 생기고, 같은 체격(용량), 같은 힘(%Z), 같은 길(전압비), 같은 방향(위상)이어야 해요.

그렇지 않으면 서로 싸우고 전기가 엉망이 돼서,
🔥 발열 → 고장 → 화재로 이어질 수 있어요.

 

 

✅ 우리나라에서 변압기 병렬운전 시

실제 국내 전력 설비(배전선로나 대형 부하용 변압기)는 한국전력 및 KEC(전기설비기술기준) 에 따라 설치합니다.

  • 대부분 결선 방식, 임피던스, 용량(kVA), 권수비 조건을 모두 맞추어 설치해요.
  • 그래서 와이–델타(YNd) 와 와이–와이(YNyn) 변압기를 혼합 병렬 운전하는 경우는 거의 없어요.
  • 일반적으로 같은 결선 방식끼리 병렬 운전을 합니다. (예: YNd와 YNd)

⚠️ 와이–델타(Y-D)와 와이–와이(Y-Y)를 병렬로 연결할 때 문제

  1. 위상차(30°)
    • Y–Δ와 Y–Y는 기본적으로 30° 위상차가 생깁니다.
    • 이 차이는 권수비를 바꾸거나 중성선을 끊어도 없어지지 않아요.
  2. 순환전류 발생
    • 병렬 연결 시, 두 변압기의 2차 전압이 서로 위상이 달라서
      → 30° 차이 때문에 큰 순환전류(교류가 두 변압기 사이로 왔다 갔다) 가 발생합니다.
    • 이 전류는 부하와 상관없이 계속 흐르고, 구리손·철손 증가 → 발열이 심해져요.
  3. 절연 열화 및 화재 위험
    • 반복된 발열과 과부하는 권선 절연을 손상시켜 권선 단락(코일끼리 합선) 을 유발합니다.
    • 그 결과, 변압기 내부 화재나 유입식 변압기의 절연유 폭발로 이어질 수 있습니다.

🔥 화재 발생 메커니즘 요약

  1. 잘못된 병렬운전 (YNd + YNyn)
  2. 30° 위상차 → 순환전류 발생
  3. 권선 과열 + 절연유 열화
  4. 절연 파괴 → 단락
  5. 스파크 + 절연유 착화 → 화재

👉 정리하면,
우리나라에서는 KEC 규정에 따라 안전하게 설치하기 때문에 Y–Δ와 Y–Y를 병렬로 쓰는 일은 거의 없어요.
만약 규정을 무시하고 설치한다면, 순환전류로 인한 과열 → 절연 파괴 → 화재가 발생할 수 있습니다.

 

 

 

우리나라에서 변압기를 설치할 때는 대부분 병렬운전 조건(권수비, 결선방식, 임피던스, 용량 등)을 맞추도록 시공·검사 기준이 잘 잡혀 있습니다.

하지만 Y-Δ(와이-델타) 와 Y-Y(와이-와이) 변압기를 병렬로 연결하면 문제가 생길 수 있습니다.

  • Y-Δ 결선 : 30° 위상 이동(Phase Shift)이 발생 → Δ측 전압과 Y측 전압이 어긋남
  • Y-Y 결선 : 위상 이동은 없지만 중성점(Neutral) 불안정 문제가 발생

따라서 두 변압기를 무심코 병렬로 연결하면, 2차측 전압이 서로 30° 어긋나 과순환전류(순환전류) 가 발생합니다.

👉 이 과전류가 코일 권선 발열, 절연 열화, 차단기 트립, 심할 경우 화재로 이어질 수 있습니다.

🔎 정리하면:

  • 조건 충족 시 병렬 가능: 결선 방식이 동일(Y-Y, Δ-Δ 등), 권수비·용량·임피던스 매칭.
  • 조건 불충족 시 병렬 불가: Y-Δ와 Y-Y 혼합 → 위상차 30° → 화재 위험.
반응형